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              李培根:《工業/工程之教育問題淺談》

              發布時間:2016-11-17   來源:中國機械工程學會  作者:秘書處   閱讀次數:  【字體 】   打印

                   由中國機械工程學會工業工程分會主辦,華中科技大學、湖北省機械工程學會承辦,臺灣工業工程學會、天津大學管理與經濟學部、中國機械工程雜志社、《工業工程》編輯部、管理科學與工程學會工業工程管理研究會協辦的“第七屆工業工程企業應用高峰論壇”于2016年9月18日在武漢市隆重召開。論壇上,中國機械工程學會副理事長、中國工程院院士、華中科技大學李培根教授作了題為《工業/工程之教育問題淺談》的報告,下面摘要分享他的主要觀點。
                  1.新工業革命下,智能制造的要素,具體到企業而言,應包括質量、綠色、服務等要素。在“中國制造2025”中,提出創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化四大對策,質量、綠色、服務是對應于后面三個對策的。
                  2.要素
                  ●質量。質量不僅在企業內部,還涉及企業外部??刂瀑|量從大系統的角度講,也應該有跟以前不一樣的思維。即便在企業內部,也分為顯性和隱性的質量問題。
                  ●綠色。綠色體現在產品中,也在過程里;不僅是無污染,且少消耗(能量、材料等);不僅是生產過程,也要靠設計保證;智能優化技術、軟件是手段。
                  ●服務。很多制造企業需要從生產型企業向生產服務型企業轉型,這是價值鏈的延伸。而如何更好地服務(服務中的排隊問題,使得等待時間最短、服務成本最低,數據收集的合理性等)是值得工業工程研究者關注的。
                  ●柔性。企業為了應對多品種小批量的市場需求,需要實施柔性生產,其中不同產品快速切換是一個重要問題,具體包括物料有序配送、工時動態匹配、工裝柔性通用、排程協同優化等。
                  ●數據。我們要從被動的“工業運營”模式轉向“預測模式”;大數據是新工業革命的核心動力;企業數據貫穿制造運營的執行→管控→決策三個層面。
                  ●建模與仿真。建模與仿真是智能制造很關鍵的手段。復雜機電系統是多領域物理(機-電-液-熱-磁-控)綜合集成系統,需要研究基于多領域知識、面向多學科協同優化的新一代數字化設計方法與技術,以及面向復雜機電系統產品的多領域建模與仿真軟件和工具。此外,還應關注研究ICME(集成計算材料工程)及其用途。
                  ●智能設計。智能設計的理念應逐步從“實現性優先”轉向“功能性優先”。
                  ●智能優化。
                  ●群體智能。談到智能設計,我們還應有一種意識——開放創新(利用群體智能)。
                  ●智能。未來智能技術在工業和工程中的應用一定會越來越多,我們怎么去吸收智能的智慧,未來企業中的人怎么和智能機器融合,是值得我們思考的新的問題。
                  ●人?,F代智能技術實際上在不斷增強、擴展人的功能,如移動設備的應用?;ヂ摼W將人機連接,結合大數據分析,讓機器更聰明。人與機器在互動中實現雙向學習。
                  3. 前述要素都和工業工程(IE)有關,現在,企業的目標越來越多,也越來越高,空間變大,響應時間縮短,手段更多,復雜性增大,這是工業/工程教育面臨的挑戰。
                  4. 新工業革命下,學科界限在發生變化,包括專業的界限、課程的界限、課程內容的界限等等,我們需要進行邊界再設計。
                  5. 網絡與智能時代,知識存在邏輯在變化:現在的知識不僅存在于書本中,或者老師那里,它可能存在于網絡中,甚至數據垃圾中;知識的存儲邏輯在變化:知識的存儲介質發生了變化,它不僅存儲于書本中,知識可能在云端,可能在朋友處,而且,知識呈現碎片化;知識的傳遞邏輯在變化:呈現速度指數級增長、自動傳播、碎片化、去中心化、跨越時空界限的特征;知識產生邏輯在變化,從數據中可以發現潛藏的、未知的規律或知識,從智能系統中可能產生一些我們人類沒有意識到的知識。
                  6. 工業工程涉及的要素太復雜,現在,CDIO模式、華盛頓協議(專業認證)都強調學生處理復雜問題的能力,我們要問的是“解決復雜工程問題的能力”的邏輯在哪里?復雜性應該主要體現在怎么培養學生解決復雜問題的意識,不是加很多知識,甚至加一些課,不能片面強調知識的復雜性,否則真的會“讓知識淹沒智慧”。我主張,我們可以從橫向和縱向建立“復雜問題”的意識,首先是我們教師要有這個意識??v向的復雜性從產品流程的角度講的。橫向的復雜性則涉及多學科、多領域。“復雜問題”邏輯的重要的是意識和視野?,F代專業人員的視野主要不體現在知識上,而是體現在“問題”上。如工程學科需要學生具有寬廣的問題視野——大工程觀,要重視工程問題的關聯、關聯邏輯的變化。
                  7. 關聯與學習邏輯。“怎樣學”與“學什么”正在被“從哪里學”(了解從哪里可以找到所需要的知識)所補充。學習不只是內化的個人活動,如何引導學生善于關聯學科內及學科之間的知識節點或信息源,這是非常重要的。傳統學習理論所強調的都是內源學習,而外源學習強調學習發生在個體與組織、組織與組織之間。所以學習的邏輯(向朋友學習、向網絡學習、向數據學習、向智能系統學習)的改變,意味著教學方式的改變。在保證基礎知識及基本體系的情況下,教學體系要重新審視,課堂教學內容要減少,復雜問題意識如何建立,教師要引導學生改變學習習慣、善于關聯,教師要調動學生主動學習、實踐的潛能,對學生的考核內容、形式都要改,總而言之,這里面,教師的作用很關鍵。
                  演講錄音整理文字稿如下:
                  非常榮幸有機會到這里來與大家交流。今天這個論壇我一開始不是很清楚,但后來發現這個論壇是叫企業應用論壇,討論工業工程企業應用問題。結果我在這里講教育的話題,這算是插了一杠子。當然了,仔細想一想,企業界的人士實際上也應該關心教育問題。中國的教育存在很大的問題。當然,教育界首當其沖,這是主要責任。但是,我們的教育生態還是有問題的,包括企業界人士對教育問題的認識等等之類的都在其中,所以我今天提到一些教育問題,希望企業界的人士也能夠關心。第二,我的專業是機械,不是工業工程,那么我參加工業工程的這個會算是插一杠子。但是好在我有幾個學生都在做工業工程,也給了我一點底氣。前面這兩個多少是被動地插了這兩杠子。第三,大家看我報告的題目,工業和工程之間有一斜杠,這為什么插一杠子,我想我不說大家可能也明白,這實際上是體現我對工業工程的一種敬畏。我不敢瞎說,也沒有資格妄議工業工程。所以請諸位今天聽了我的報告以后呢,你們不要說我在這講過什么工業工程的教育問題,我沒有講工業工程的教育。我是想講工程教育,也講和工業有關的教育,但是沒有講工業工程的教育。
                  我從三個方面來做今天的演講。先簡要地講一下新工業革命;其次是《中國制造2025》,推行智能制造等,需要哪些要素,工業界的人士還是應該關心這一話題的,因為要素里面會有一些和企業應用是有關系的;最后就是教育問題。
                  中國政府去年發布了《中國制造2025》,很快就熱了起來。中國工程院周濟院長領銜進行的“制造強國戰略研究”,我本人深度參與,最后形成的報告向中央建議,國務院發布的《中國制造2025》是在“制造強國戰略研究”的基礎上形成的。工業4.0對應著第四次工業革命,我們現在和德國人關系很好,非常重視和德國的合作。工業4.0是德國政府推出的項目,其中強調智能工廠,重點研究智能化生產系統和過程,以及網絡化的分布式生產設施等等。這其中,實際上涉及很多工業工程方面的問題。智能生產,涉及企業生產的物流管理、人機互動以及3D技術在生產過程中的應用等。其中很多東西是和工業工程有關的。
                  在關注工業4.0的同時不要忘了關注工業互聯網,我認為,真正在這方面領先的還是美國人,工業4.0里講到一個基本的理念——CPS,即所謂的賽博物理系統或者其他翻譯等,就是指信息和整個物理系統融合起來。CPS的概念其實是美國人提出來的,但美國政府沒有像德國政府那樣推出一個類似工業4.0的項目,但是GE公司率先推出了工業互聯網概念。2012年,奧巴宣布實施再工業化戰略之后,GE公司在準備多年的基礎上,隨即聯合其它大公司如英特爾、思科等推出一些軟件平臺等,說明美國人在這方面已經是領先的。他們推出的Predix以及Predictivity的數據與分析解決方案,在很多方面都有應用。我昨天聽報告的時候聽到江志斌教授講的Healthcare,了解到工業互聯網不僅在工業企業有應用,醫院也在用。比如有的醫院用他們的平臺以后,病床的周轉效率等明顯提高了。所以我覺得,美國的工業互聯網是需要我們關注的。
                  GE的“工業互聯網戰略”試圖改變傳統世界在資本、機器和社會分工上的固有體系,將人類智慧從資本和技術壟斷中解放出來。其中的主要工具,包括智能機器、大數據分析、互聯網、移動互聯網等。將全球工業系統與高級計算、分析、傳感技術以及互聯網高度融合是其精髓所在,人、大數據、智能分析是關鍵元素。未來這些對工業工程的影響,如圖1所示。大家來看這張圖,實際上是講工業軟件,底下是產品端,上面是企業端,左邊是供應端,右邊是客戶端,上下左右,工業軟件在這里面發揮了至關重要的作用。同樣的,工業工程在這里面也發揮至關重要的作用。我們講產品,產品設計里面涉及很多問題,我記得我90年代初期在愛荷華大學短暫待過,從事工業工程的人可能知道那時有個Kusiak軟件,它下面有一部分人


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